Difração e espalhamento de raios-X no estudo de materiais: metodologias avançadas II

• Processo: 19/01946-1
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Área do conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Física - Física da Matéria Condensada
• Pesquisador responsável: Sérgio Luiz Morelhão
• Beneficiário: Sérgio Luiz Morelhão
• Instituição Sede: Instituto de Física (IF). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Assunto(s): Cristalografia de raios X Filmes finos magnéticos Cristais de aminoácidos Materiais termoelétricos Isolantes topológicos Radiação síncrotron
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Cristais de aminoácidos (ligações de hidrogênio) | Filmes Magnéticos | Isolantes topológicos (telureto de bismuto) | Materiais Termoelétricos | Radiação Síncrotron | Cristalografia

Resumo

A cristalografia de raios-X é a mais premiada área da física aplicada em razão da importância de estudar a estrutura atômica tanto de materiais como de sistemas biológicos. Com grandes investimentos em novas fontes de radiação, bem como o advento de materiais e dispositivos oriundos de novas tecnologias, a necessidade de desenvolver novas metodologias e de orientar pesquisadores com profundo conhecimento dos processos de difração e espalhamento de raios-X tornou-se cada vez mais imperativa em pesquisas de ponta. Como exemplo da diversidade de áreas demandando tal conhecimento destacam-se trabalhos recentes em vários sistemas, tais como novos materiais magnéticos, dispositivos optoeletrônicos, filmes epitaxiais magnéticos e de isolantes topológicos, cristais de amino ácidos com alterações estruturais e, mais recentemente, óptica focalizadora para raios-X de alta energia, painéis multidetectores para microscopia de raios-X, e materiais termoelétricos. Trabalhos esses que advém da grande sinergia entre inúmeras áreas do conhecimento, agregando pesquisadores de institutos nacionais e internacionais, mas também, dos recursos computacionais e procedimentos em cristalografia de raios-X que temos desenvolvido ao longo dos anos. A continuidade dos trabalhos e, o mais importante, do desenvolvimento de novas metodologias necessárias às pesquisas de ponta que somente serão possíveis num futuro iminente, requerem adequações logísticas no uso de tempo e recursos. Nesta proposta estamos solicitando recursos para otimizar nossas condições de trabalho aqui no Instituto de Física da Universidade de São Paulo (IFUSP). Visamos condições mínimas para pesquisas internas, agilidade para realizações de colaborações e pesquisas de campo, e capacitação de pesquisadores. Para pesquisas com monocristais e dispositivos nanoestruturas, o IFUSP já conta com infraestrutura e vários equipamentos (gerador de raios-X, monocromador, goniômetro, detector) adquiridos via auxílios FAPESP anteriores. Contudo, o baixo fluxo da fonte de raios-X (tubo convencional sem óptica focalizadora) tem sido um fator limitante ao uso do sistema aqui disponível nas pesquisas que atualmente estamos desenvolvendo. Com o fechamento do atual Laboratório Nacional de Luz Síncrotron, grande parte das nossas pesquisas ficarão suspensas até que o novo laboratório síncrotron tenha suas linhas de luz disponíveis aos usuários externos. Embora o auxílio aqui solicitado esteja acima do teto para está linha de fomento (auxílio regular), ressalto que o valor elevado é devido somente à fonte de raios-X (gerador e óptica focalizadora), fundamental para tornar produtivos os demais equipamentos aqui disponíveis e permitir a continuidade de boa parte dos nossos trabalhos como detalhado no escopo desta proposta. (AU)

Publicações científicas

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(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

KAGERER, P.; FORNARI, C. I.; BUCHBERGER, S.; TSCHIRNER, T.; VEYRAT, L.; KAMP, M.; TCAKAEV, A. V.; ZABOLOTNYY, V.; MORELHAO, S. L.; GELDIYEV, B.; et al. Two-dimensional ferromagnetic extension of a topological insulator. PHYSICAL REVIEW RESEARCH, v. 5, n. 2, p. 7-pg., 2023-05-01. (19/01946-1)

KAGERER, P.; FORNARI, C. I.; BUCHBERGER, S.; MORELHAO, S. L.; VIDAL, R. C.; TCAKAEV, A.; ZABOLOTNYY, V.; WESCHKE, E.; HINKOV, V.; KAMP, M.; et al. Molecular beam epitaxy of antiferromagnetic (MnBi2Te4)(Bi2Te3) thin films on BaF2 (111). Journal of Applied Physics, v. 128, n. 13, OCT 7 2020. (19/01946-1)

MORELHAO, SERGIO L.; KYCIA, STEFAN W.. A simple formula for determining nanoparticle size distribution by combining small-angle X-ray scattering and diffraction results. ACTA CRYSTALLOGRAPHICA A-FOUNDATION AND ADVANCES, v. 78, p. 4-pg., 2022-09-01. (19/01946-1)

FORNARI, I, CELSO; BENTMANN, HENDRIK; MORELHAO, SERGIO L.; PEIXOTO, THIAGO R. F.; RAPPL, PAULO H. O.; TCAKAEV, ABDUL-VAKHAB; ZABOLOTNYY, VOLODYMYR; KAMP, MARTIN; LEE, TIEN-LIN; MIN, CHUL-HEE; et al. Incorporation of Europium in Bi2Te3 Topological Insulator Epitaxial Films. Journal of Physical Chemistry C, v. 124, n. 29, p. 16048-16057, JUL 23 2020. (16/22366-5, 19/01946-1)

PENACCHIO, RAFAELA F. S.; FORNARI, CELSO, I; CAMILLO, YORI G.; KAGERER, PHILIPP; BUCHBERGER, SEBASTIAN; KAMP, MARTIN; BENTMANN, HENDRIK; REINERT, FRIEDRICH; MORELHAO, SERGIO L.. Statistical modeling of epitaxial thin films of an intrinsic antiferromagnetic topological insulator. Thin Solid Films, v. 750, p. 13-pg., 2022-05-31. (19/01946-1, 21/01004-6)